[发明专利]一种齿轮表面激光冲击微造型的方法

摘要

本发明公开了一种齿轮表面激光冲击微造型的方法，包括以下步骤(1)将齿轮齿面抛光，并用酒精清洗齿轮齿面，晾干后，把黑漆均匀的喷涂在靠近节线的1/3齿顶面到1/3齿根面区域；(2)将齿轮安装在工作台上进行定位夹紧，设置激光器参数，激光束通过聚焦透镜照射在预先处理好的齿轮齿面并形成微凹坑；(3)结合数控工作台在齿轮表面加工出一系列微凹坑阵列；(4)用丙酮除去齿轮齿面黑漆并用超声波清洗齿轮齿面。本发明采用激光冲击微造型技术属于冷加工表面处理，对齿面无热影响；凹坑尺寸为微米级别，不影响齿轮轮齿的强度。经激光冲击微造型处理的齿轮与当前普通齿轮相比，齿轮齿面的摩擦系数明显减小，硬度和耐磨性显著提高。

主权项

齿轮表面激光冲击微造型的方法，该方法的加工装置包含脉冲激光器、聚焦透镜、喷嘴和数控工作台，包括以下步骤：(1)将齿轮齿面抛光，并用酒精清洗齿轮齿面，然后把黑漆均匀的喷涂在靠近节线的1/3齿顶面至1/3齿根面区域；(2)将齿轮安装到数控工作台上，在黑漆表面设置水约束层，设置脉冲激光器参数，激光束透过聚焦透镜照射在预先处理好的齿轮齿面形成小半球形微凹坑，凹坑直径在100‑300μm，凹坑深度1‑40μm，所述小半球形微凹坑捕捉齿轮啮合过程中产生的磨粒，进而减少齿轮齿面的磨粒磨损；其中激光参数为：激光波长532nm，脉宽8ns，单脉冲激光能量0J＜E＜2J，光斑直径0mm＜d≤1mm，频率1～10Hz；(3)通过控制数控工作台，在预先处理的齿轮表面加工出一系列微凹坑阵列；加工微凹坑阵列包括以下步骤：A.在进行单道激光冲击微造型中工作台沿齿轮轴线方向移动；且激光发射的光斑沿轴线方向微造型间距L为0＜L＜3d；B.步骤A完成后，数控工作台带动齿轮绕轴线转过一个齿的角度；C.重复步骤A、B，直至每个齿都进行一道激光冲击微造型；D.数控工作台带动齿轮沿齿轮径向方向移动一个微造型间距，重复步骤C；且径向微造型间距为0＜L＜3d；E.重复步骤D，直至齿轮同一侧齿面微造型区域完成激光冲击微造型；F.将齿轮拆下后反向安装，重复步骤E，直至齿轮同一侧(另外一侧)齿面微造型区域完成激光冲击微造型；其中，步骤A、步骤D中d为激光光斑直径；(4)用丙酮去除齿轮齿面黑漆并用超声波清洗齿轮齿面。